Deverão ser um equipamento compacto, robusto, com boa distribuição de peso, de fabricação nacional e com boa assistência técnica, bom rendimento operacional e com baixo custo por metro perfurado.
Para aumentar o rendimento global da perfuratriz, o mastro deve ter as seguintes características:
É outro elemento básico da perfuratriz, pois dele depende o torque e a velocidade necessários ao giro da composição e da broca/martelo. Existe uma relação última entre a velocidade e o torque do cabeçote, em função do diâmetro do poço. O acionamento hidráulico das perfuratrizes permite a regulagem das rpm do cabeçote, de 0 ao máximo, assim como do torque.
Outro ponto importante é a mobilidade do cabeçote. Ela tem fundamental importância durante as etapas de perfuração e revestimento do furo. Os cabeçotes permitem inclinação para trás, desde a vertical até a horizontal, para receber novos segmentos de hastes. Além disso, o cabeçote pode ser destravado do carro de guia e trabalhos de entubação, que excedam o curso do pull-down, seja efetuada mediante o uso do guincho.
É utilizado na colocação de revestimentos e, excepcionalmente, na subida do hasteamento, em condições extremas, quando a capacidade do pull-back é insuficiente. A torre da máquina deve estar adaptada a operar com o cabo do guincho com linha dupla, o que praticamente dobra a capacidade do mesmo.
É um dos elementos fundamentais na perfuratriz, pois permite a obtenção do peso certo sobre a broca (ou conjunto martelo/bit), de modo a garantir o rendimento ótimo em termos de taxa de penetração. A combinação do pull-down e pull-back deve ser tal que permita uma carga elevada (pull-down), quando as condições sejam favoráveis, aumentando a velocidade de penetração no possível, ou uma força para cima (pull-back) suficiente para manter o peso certo, quando aumenta a profundidade e o peso total das hastes.
Deve ser tal que permita a operação com hastes e tubos de revestimento com pelo menos 6 metros de comprimento, o que implica em um curso útil da mesa, ou cabeçote rotativo, superior a 6 metros e uma altura, de trabalho próxima a 10 metros, sendo que quanto maior a altura, tanto maior a facilidade de operação.
Existem sondas mais leves que operam com hastes de 4 metros, tendo o cabeçote um curso de 4,50 metros e a torre uma altura de trabalho próxima a 7 metros, permitindo também o manuseio de tubos de revestimento de 6 metros.
É a capacidade de trabalho da sonda, mais a folga de segurança necessária. Assim, por exemplo, considerando-se que 200 metros de revestimento de 8.5/8” OD pesam 6.800 kg e que a capacidade da torre deve exceder em 50% o peso do revestimento, esta deve estar construída para suportar no mínimo 10 toneladas.
Polias
Carro do cabeçote rotativo Cabeçote rotativo
Cabo de aço
Sistema de empuxo - O cilindro hid ráulico tem metade do curso do mastro. compõe-se de: cilindro hidráulico, polia de inversão, cabos de aço (facilmente trocáveis e de baixo custo) bem como dipositivo tensionador, e é ligado ao carro de guia do cabeçote, possibilitando a movimentação do mesmo para cima e para baixo.
O empuxo de perfuração para o martelo, bem como a velocidade de avanço e retrocesso podem ser regulados através de válvulas direcionadoras, variando o empuxo e a velocidade de avanço ou retrocesso de 0 ao máximo.
6. Mordente hidráulico superior
Mordente hidráulico superior para enroscar e desenroscar hastes, é adaptado abaixo do cabeçote.
Através de cilindros hidráulicos, os mordentes são comprimidos mediante anel cônico sobre os tool-joints das hastes e, desta forma, transmitem o torque, a rotação do cabeçote rotativo e a força do pull-down.
Estes mordentes podem ser trocados e adaptados a fim de permitir uma adaptação a fim de permitir uma adaptação exata ao diâmetro das hastes.
As vantagens deste dispositivo são:
Todas as operações de rosqueamento podem ser executadas e controladas por um só homem sem esforço manual.
Qualquer tipo de hastes pode ser agarrado com os mordentes correspondentes.
O manuseio de hastes torna-se bastante simplificado, já que o conjunto cabeçote/mordente superior deposita e apanha as hastes, sem que haja necessidade de trabalho manual. A operação de introduzir a haste no mordente e depositá-la é efetuada por uma pessoa apenas (Fig.17A).
1)
2) 3)
PAINEL DE COMANDO
Mordente hidráulico inferior
Fig. 18
7. Mordente hidráulico inferior para retenção (Fig. 18)
8. Macacos hidráulicos
9. Painel de comando (Fig.18A)
O mordente hidráulico de retenção é fixado na parte inferior do mastro. Com o auxílio deste dispositivo, a coluna de perfuração é retida de tal forma que, durante o manuseio de hastes em que o cabeçote rotativo é separado do mesmo, ela não caia no poço. Além disso este dispositivo absorve o torque durante a operação de enroscar e desenroscar.
A ação do mordente de retenção processa-se da seguinte maneira:
- Os mordentes (prismáticos ou redondos) são comprimidos lateralmente contra as hastes através de cilindros hidráulicos. O mordente hidráulico de retenção possui um guia, para centralizar e estabilizar hastes externamente lisas.
São os instrumentos de apoio da perfuratriz no solo. Devem permitir um rápido nivelamento, de modo a diminuir o tempo morto, e uma perfeita estabilidade. Com a operação a partir do painel de comando e com um prumo instalado no mastro da perfuratriz, o nivelamento é feito em menos de 5 minutos.
É o instrumento centralizador das operações, a partir do qual todas as ações são tomadas. O operador deve ficar à esquerda do mastro, com visão completa sobre a abertura do poço, confortavelmente instalado sobre uma plataforma, que evita o contato com o chão.
O painel único é possível devido à localização de todos os componentes (bomba de lama inclusive) no mesmo veículo de perfuratriz.
As vantagens do painel único são as seguintes:
Permite o controle imediato da pressão da bomba de lama, indispensável nos casos de modificação nas condições de operação, quando da ocorrência de prisão de ferramentas, cavernas, etc.
Permite a manutenção do empuxo correto sobre as brocas, bits e martelo, de modo a garantir sempre o peso certo, à medida em que se aprofunda o poço e, portanto, altera-se o peso da composição, assim como, de acordo com as diferenças de dureza das formações.
a)
b) Fig. 18A
Permite o imediato alívio do empuxo, no caso de passagens de um terreno para o outro, quando é frequente a prisão de ferramentas.
Permite a rápida operação de toda a perfuratriz (nivelamento dos macacos, levantamento da torre, rosqueamento e quebra de hastes, empuxo, torque/velocidade do cabeçote e bomba de lama) de modo a operar com menos pessoal, e com mínimo tempo morto.
Após terminar a perfuração de um segmento de hastes de 1,5 - 6,0 m (dependendo do equipamento) e quando o cabeçote rotativo estiver posicionado sobre o mordente de retenção na parte inferior do mastro desliga-se primeiramente a rotação do cabeçote.
(Fig.19A)
Permite o imediato alívio da pressão do compressor, quando da ocorrência de passagens, evitando assim, por outro lado, a prisão do martelo.
Isto é tanto mais importante quando se trata do martelo, eis que sua prisão exige um grande tempo para o reinício da operação.
c)
e)
a) d)
10. Manuseio de Hastes
Por manuseio de hastes compreende-se as operações com segmentos para reduzir ou prolongar a coluna de perfuração.
A sequência de trabalho das perfuratrizes rotativas Prominas de múltiplo uso é a seguinte:
A coluna de perfuração é retida para acoplamento de uma nova
barra
Articulação do cabeçote para acoplamento de uma haste de
perfuração
Fig. 19A
Fig. 19B
Feito isso, a coluna de perfuração é retida dentro do furo através do mordente hidráulico de retenção.
O cabeçote rotativo deve ser regulado no maior torque (ou no torque máximo permitido pelo fabricante das hastes) e o tool-joint desatarrachado da rosca do cabeçote rotativo, girando-se em sentido contrário.
Paralelamente, deve ser colocado na posição neutra (floot) de empuxo, para evitar forçar sobre as roscas durante as desconexões.
O cabeçote rotativo, com o mordente superior é inclinado até a posição horizontal, mediante cilíndrico hidráulico, para receber a próxima haste, situada sobre um caminhão ou num cavalete próprio (Fig.19B).
As hastes são introduzidas manualmente no mordente superior e rosqueadas no cabeçote rotativo.
Os mordentes são apertados através de cilindros hidráulicos que agarram o diâmetro externo da haste.
O cabeçote rotativo se move para cima mediante a ação do pull-down e, paralelamente, através do basculamento hidráulico, desloca as hastes da posição horizontal para vertical (Fig.19C).
Importante é que a haste, uma vez feito isso, seja limpa através de jato de ar, a fim de evitar a penetração de impurezas que poderiam danificar o martelo. Importante, também, é proteger as roscas das hastes com os protetores próprios quando estão fora de uso.
b)
Acoplamento de nova haste liberar a caixa de mordentes inferior e continuar com a
perfuração
Fig. 19D Fig. 19C
A haste, em posição vertical e paralela ao mastro, é rosqueada à coluna de perfuração ainda presa no mordente inferior (Fig.19D).
Após rosquear a haste à coluna de perfuração, o mordente inferior é solto para liberar a descida e rotação.
O processo de retirada e desmontagem das hastes é similar ao processo anteriormente descrito, sendo as operações feitas em sequência inversa.
h) i)